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1、第2课时 电热的利用和防止6课题电热的利用和防止课型新授课教学目标知识与技能1.知道利用和防止电热的场合和方法.2.进一步理解焦耳定律.过程与方法通过本节内容的学习,培养学生应用物理知识解决简单问题的能力.情感、态度与价值观1.通过对电热的利用和防止知识的学习,认识到科学是有用的,激发学生学习物理、热爱科学的兴趣.2.在学习的过程中,渗透辩证唯物主义的思想.教学重点电热的利用与防止教具准备电炉、电熨斗、电饭锅、热得快等电热器、多媒体课件等教学难点焦耳定律的进一步理解教学课时1课时课前预习电热的利用和防止(1)电热的利用:各种电热器都是利用 电热 的设备,例如电饭锅、电热水器、电熨斗等.(2)电
2、热的防止:如果用电器聚集的电热过多,温度过高,有可能烧坏电器,甚至引发火灾.电脑主机里装有风扇、散热器等,都是为了加快 散热 .巩固复习教师引导学生复习上一节内容,并讲解布置的作业(教师可针对性地挑选部分难题讲解),加强学生对知识的巩固.新课导入师 日常生活中,利用电热工作的用电器有很多,请同学们举出例子.生:电烙铁、电熨斗、电饭锅、电烤箱、电炉师 本节课我们除了学习电热的利用,还需了解电热有害时怎样防止电热.进行新课 电热的利用和防止师 电流通过导体时,使导体只发热的用电器是利用电流的热效应,这类用电器称为电热器,而电热器的主要部分是发热体.教师出示电炉,引导学生观察后说出电炉的结构.生:电
3、炉的结构主要是炉丝即电阻丝.还必须有炉盘,电炉盘是绝缘材料制成的.备课笔记规律总结:电热的利用和防止的关键不是有无电热产生,而是产生的电热是有用的或者是有害的.进行新课教师提问:从实际考虑,电炉丝应该有什么要求?生1:电炉就是要靠电炉丝发热的,所以炉丝的电阻应该很大.生2:炉丝还应有较高的熔点,这样它在发热时才不容易烧断.师 请同学们以电炉为例说明发热体是用什么材料制成的?生:发热体是由电阻(率)大,熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的.教师出示热得快、电饭锅、电熨斗等电热器,并将电饭锅、电熨斗的发热板取出让学生观察,向学生说明,其他的电热器也都需要用电阻大、熔点高的金属导体作为发热体.师 我们
4、了解了电热器,大家能不能说说使用电热有什么好处?生1:电热清洁卫生,没有环境污染.生2:热效率高,使用方便.生3:能方便地调节,如控制温度,操作简单.师 同学们知道了利用电热的好处.但有些时候,有些地方的电热我们是不需要的,还要设法防止.有关的内容,大家了解的有哪些呢?生1:电机使用过程中会发热,如果连续使用时间过长,就会烧坏电机.生2:有些导体上的绝缘材料会因温度过高,使绝缘材料迅速老化,甚至烧坏.生3:电视机开的时间长了会发热.电视机后盖上有许多孔,就是为了能通风散热.生4:电脑中还装有风扇,也是为了散热,减少电热的危害.生5:农村抽水、磨面用的电动机连续工作一段时间后要休息一会,等凉了再
5、用,是为了防止电热可能造成的危害.师 同学们对电热的危害及防止了解的还真不少,老师这儿有一份用电器的说明书,请大家仔细阅读,并分析说明其中的道理.(用多媒体播放)教师引导学生着重注意以下内容:工作时将电器置于通风良好处;勿使电器淋雨或受潮;长期不用的电器隔一段时间应该通电一次.生1:电器工作时,置于通风良好的地方,是为了能使电器更好地散热、防止电热产生的危害.生2:电器淋雨或潮湿会降低绝缘性能,使电路工作失常,影响用电器的使用.长期不用的电器隔一段时间要通电,是为了利用电热来驱潮,是电热的利用. 电热的综合应用1.电功与电热的区别与联系(教师可用多媒体展示说明)(1)电功与电热的区别:电功是指
6、电流通过一段电路所做的功,它的大小表示电路消耗电能的多少,也表示有多少电能转化为其他形式的能.电热是指电流通过一段电路做功,电能转化为内能的那一部分.两者表示的意义不同,是两个不同的概念.(2)电功与电热的联系: 在纯电阻电器(电路中只有电阻的电路)中,电流所做的功没有转化为别的形式的能,只转化为内能,电路消耗的电能和生成的内能在数值上是相等的,即W=Q,此时计算电功的各个公式,如W=UIt=I2Rt=Pt都适用于计算电热.初中阶段所研究的电路一般仅限于纯电阻电路,如电灯、电炉、电热器、电熨斗等.备课笔记课外拓展:电视机长时间工作而且散热不好时容易损坏,但长时间不开机又会上潮,这时可利用电热除
7、潮气.进行新课若电路中除有电阻外,还含有电动机、电解槽等,这种电路就是非纯电阻电路.从能量转化的角度看,这种电路消耗的电能除部分转化为内能外,还转化为机械能和化学能等.如在电动机工作的电路中,加在电动机两端的电压为U,通过它的电流为I,电动机的线圈也有一定的电阻R,此时电流做的功为W=UIt,而电流做的功并没有全部转化为内能,绝大部分转化为机械能了,通过线圈电阻R的电流仍使线圈发热,产生的热量Q=I2Rt,但此时QW,而是QW,即W=Q+机械能.2.计算公式及其适用范围【例1】 一电动机的线圈电阻为1,线圈两端所加电压为2V时,电流为0.8A,此时电动机正常工作.(1)在求电动机正常工作1mi
8、n所消耗的电能时,有以下两种不同的解法:小明的解法:W=UIt=2V0.8A60s=96J;小华的解法:W=I2Rt=(0.8A)2160s=38.4J.你认为哪位同学做得对,请做出判断并说明理由.(2)求电动机正常工作1min所转化的机械能是多少?分析:电动机正常工作的过程是将电能转化为机械能和热能的过程,所以电动机工作时消耗的电能大于产生的电热.电动机获得的机械能是所消耗的电能与所转化成的热量的差值.解:(1)小明的解法正确.因为电动机为非纯电阻电路,其电流与电压、电阻之间的关系不满足欧姆定律,故含电动机的电路不能用含欧姆定律的推出公式求电功.(2)1min内电动机产生的电热为:Q=I2R
9、t=(0.8A)2160s=38.4J;则在1min内,这台电动机所转化的机械能是:W机=W-Q=96J-38.4J=57.6J.【例2】小明家买了一台电烤箱,有低、中、高三个挡位的发热功率,如图是其内部简化路图,开关S1可分别与触点a、b接触.已知:R1=48.4,R2=96.8,电源电压保持不变.请分析和解答以下问题:(1)当开关S1置于b端、S2断开时,电烤箱处于什么挡位?简述理由.(2)电烤箱在中挡位工作时,消耗的电功率是多少?(3)电烤箱在高挡位工作时,对食物加热6min,消耗的电能为多少?解:(1)低挡位.当开关S1置于b端、S2断开时,电阻R1与R2串联,电路中的电阻最大,由P=
10、UI=可知,此时电功率最小,是低挡位.(2)当开关S1置于b端、S2闭合时为中挡位,电烤箱消耗的电功率P=.备课笔记进行新课(3)当S1置于a端,S2闭合时,电烤箱在高挡位,电阻R1与R2并联,电烤箱消耗的总功率P总=P1+P2=.电烤箱消耗的电能W=P总t=1.5103W660s=5.4105J.【例3】 如图所示是电饭锅的实物图,图甲是它的内部电路图,图乙是电路简图.它有“高温烧煮”和“焖饭、保温”两挡,由温控开关自动控制.煮饭时,先要按下温控开关按钮;到达设定温度(饭已煮熟),按钮会自动弹起. (1)对照观察图(甲)和图(乙),温控开关按钮未按下时,“烧煮电路部分”与“保温电路部分”是_
11、关系(选填“串联”或“并联”);按下温控开关按钮,“烧煮电路部分”的电压为_V,“保温电路部分”将_(选填“工作”或“不工作”);温控开关按钮弹起后,电路中的电流比原来_(选填“大”或“小”).(2)当温控开关按钮按下时,电饭锅电路的总功率为1100W.求:“烧煮电路部分”的电阻R1.(3)温控开关按钮弹起后,电饭锅电路的总功率为44W.求:电路中的电流;“保温电路部分”的电阻R2.(4)已知只有当指示灯和限流器两端的电压与电源相差不大时,指示灯才会发光.请通过相关计算分析说明为什么温控开关按钮弹起时,红灯熄灭而黄灯亮. 分析:(1)由图乙电路简图可发现,温控开关按钮未按下时,电路中只有“烧煮
12、电路部分”与“保温电路部分”串联,按下温控开关按钮,“保温电路部分”被短路不能工作,电路中只有“烧煮电路部分”,所以“烧煮电路部分”的电源为220V,温控开关弹起时,R1、R2串联,电路中电阻变大,根据I=U/R知,电压不变,电阻变大,故电流将变小;(2)当温控开关按钮按下时,电路中只有R1,则R1=U2/P;(3)温控开关弹起,R1、R2串联时,电路中的电流I=P/U,R总=U/I,则R2=R总-R1;(4)当温控开关按钮弹起时,R1、R2串联,则U1=IR1=0.2A44=8.8V,远小于220V,而U2=U-U1=220V-8.8V=211.2V,接近220V,所以红灯不亮黄灯亮.解:(
13、1)串联 220 不工作 小(2)当温控开关按钮按下时,电路中只有R1工作.=44备课笔记进行新课(3)当温控开关按钮弹起时,R1与R2串联.R2=R总-R1=1100-44=1056(4)当温控开关按钮弹起时,R1与R2串联.因为U1=IR1=0.2A44=8.8V220V.U2=U-U1=220V-8.8V=211.2V220V所以,红灯不亮黄灯亮.教学板书课堂小结这节课我们学习了电热的利用和防止,以及电热的综合应用等.电热在生产、生活中广泛存在,要从应用和危害两个方面认识电热,注意辩证地分析问题.同时要善于观察生活,用理论来指导实践,认识生活中的科学.教材习题解答动手动脑学物理(P102
14、)4.某校师生自制了一台电烘箱.电烘箱的电阻丝通过5A的电流时,每分钟可产生6.6104J的热量.求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻.解:.由Q=I2Rt得. 5.电流的热效应有时对我们有益,我们利用它;有时对我们有害,需要减少电流导致的发热,或者尽快把发出的热散发掉.(1)列举两个生活或生产中利用电流热效应的实例;(2)列举两个生活或生产中防止电流热效应产生危害而采取的措施.解:(1)如电饭煲、电热水器等利用电流的热效应来加热.(2)电视机的后盖有很多孔,就是为了通风散热;电动机的外壳有很多翼状散热片,使用时与轴相连的扇叶还向散热片吹风,这些措施都是为了降温.6.在家庭电路中,有时导线长度不够,需要把两根连接起来,而连接处往往比别处更容易发热,加速老化,甚至引起火灾.这是为什么?解:导线相互连接处的电阻大.根据电流的热效应跟电阻大小的关